Mokslininkai mikrobuose rado ginklą kovai su antibiotikams atspariomis bakterijomis

Pensilvanijos universiteto mokslininkai dirbtinį intelektą panaudojo antibiotikams, egzistuojantiems Žemėje milijardus metų, ieškoti mikrobuose.

Šie mikroorganizmai vadinami archebakterijomis, juose aptikta medžiagų, kurios potencialiai gali gelbėti žmonių gyvybes, rašo „Interesting Engineering“.

Laboratorija, kuriai vadovauja Cesar de la Fuente, jau ieškojo naujų antibiotikų grybuose, bakterijose ir gyvūnuose, taip pat išnykusių organizmų DNR ir gyvūnų nuoduose esančiose cheminėse medžiagose. 

Tačiau mikroorganizmai, ypač archeos, skiriasi nuo bakterijų, augalų, gyvūnų ir grybų.

„Nors mikroskopais jie panašūs į bakterijas, archeos skiriasi biochemija, ląstelių membranomis ir bendra genetika“, – rašo straipsnio apie tyrimą, kuris buvo paskelbtas žurnale „Nature Microbiology“, autoriai.

Tai leidžia archebakterijoms egzistuoti netikėčiausiose vietose, pavyzdžiui, perkaitintuose povandeniniuose šaltiniuose, karštose versmėse su audringais vandenimis ir kitomis ekstremaliomis sąlygomis. 

Jos gali išgyventi esant milžiniškam slėgiui, toksinių cheminių medžiagų poveikiui ir ekstremalioms temperatūroms.

Norėdami atrasti naujus junginius archeose, kurie galėtų būti panaudoti kuriant naujos kartos antibiotikus, mokslininkai naudojo AI įrankį, vadinamą APEX. 

Jis išanalizavo tūkstančius peptidų (trumpų aminorūgščių grandinių) su žinomomis antimikrobinėmis savybėmis. 

AI gali nuspėti tikimybę, kad tam tikra aminorūgščių seka turės panašų poveikį.

Kai jie nuskenavo 233 archeų rūšis, įrankis aptiko daugiau nei 12 000 potencialių antibiotikų kandidatų. 

Komanda šias molekules pavadino „archeazinomis“.

Cheminė analizė parodė, kad arheazinas skiriasi nuo žinomų antimikrobinių peptidų (AMP). Visų pirma, jų elektros krūvio pasiskirstymu.

Kitoje stadijoje mokslininkai atrinko 90 arheazinų, kad juos išbandytų su natūraliomis bakterijomis.

Kaip veikia mechanizmas

Archeazinas puola bakterijų vidinius apsauginius mechanizmus, sutrikdydamas elektros signalus, kurie palaiko ląstelių gyvybinę veiklą. 

Tai skiriasi nuo kitų žinomų AMP, kurie puola bakterijų išorinius apsauginius mechanizmus.

Pradiniame etape 80 archeazinų buvo išbandyti prieš ligas sukeliančias ir vaistams atsparias bakterijas. 

93 % iš jų turėjo antimikrobinį poveikį bent vienai bakterijai, o 3 iš jų buvo atrinkti tolesniems bandymams su gyvūnais.

Po keturių dienų nuo eksperimento pradžios visi archeazinai sustabdė vaistams atsparių bakterijų, kuriomis žmonės dažnai užsikrečia ligoninėse ir tarp kurių buvo auksinis stafilokokas, augimą. 

Dauguma naujų junginių pasirodė esą veiksmingi, o vienas – archeazinas-73 – sėkmingai kovėsi su infekcija pelėms, veikdamas ne blogiau už žinomą antibiotiką polimiksiną B, kuris vadinamas „paskutinės priemonės“ antibiotiku ir naudojamas tada, kai kiti vaistai nepadeda.

ninės bakterijos, o tai atveria naujas galimybes kovai su jomis.